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纤维分布及钢纤维混凝土弯曲性能的试验研究

范树华  
【摘要】:混凝土具有抗压强度高、原材料容易获得、施工相对简单等优点,目前已广泛用于建筑工程施工中。由于普通混凝土的低强度、高脆性的特征,影响了混凝土在实际工作中的应用。与普通混凝土相比,纤维混凝土能有效的阻碍基体内部微裂缝的扩展并延缓宏观裂缝的出现和扩展,明显提高混凝土的抗拉强度,并有效改善混凝土的韧性。目前应用广泛的是钢纤维混凝土。 国际上通常采用弯曲韧性作为衡量纤维混凝土韧性的标准,本文分别采用德国工业标准(DIN)和国际材料与结构联合会推荐标准(RILEM TC162-TDF)较为全面的研究了钢纤维混凝土的抗弯性能,从纤维掺量、基体强度、破坏截面纤维根数和钢纤维在梁截面上的分布等角度分析了同一品质钢纤维对普通混凝土弯拉强度和弯曲韧性的影响,综合了12种不同类型的纤维分布情况,提出了单位体积纤维根数与单位面积纤维根数之间的数学表达式;统计分析得到单位体积纤维根数与纤维间距的关系;利用分层法得出单位体积纤维根数与等效抗弯强度的关系;根据弯曲荷载-挠度曲线,利用反分析方法求得了简化的受拉本构模型及应力-裂缝口扩展位移(σ-ω)关系。试验结果表明:随着纤维掺量的增加,钢纤维混凝土梁的能量吸收值和等效抗弯强度明显提高;对比单根试验梁的弯曲韧性指标,存在纤维掺量低而韧性指标高的试验梁,与纤维掺量相比,破坏截面的纤维分布是影响纤维混凝土梁开裂后性能的重要指标;通过对12种不同类型纤维统计数据进行回归分析,建立了单位体积纤维根数与单位面积纤维根数的关系,可预测不同纤维掺量时破坏截面的纤维根数;同时根据单位体积纤维根数可以预测纤维间距和等效抗弯强度。


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